一种测量砍刺运动和力学指标的刀具的连接结构的制作方法

本实用新型涉及一种测量砍刺运动和力学指标的刀具的连接结构，是一种测量装置，是一种用于解决模拟刀具砍刺动作的测试设备。

背景技术：

在砍杀案件的司法调查中，人们需要通过受害人伤口形态推测案犯凶器、作案过程中砍杀动作的运动学和动力学特征。为研究砍杀动作与砍杀结果的生物力学关系，人们需要进行模拟砍杀动物和尸体实验。这种实验需要一种可以用来测量砍杀动作运动学指标，例如：砍杀动态位移、速度和加速度，角度、角速度和角加速度等，以及动力学指标，如：刺、切和砍作用的动态三维力，产生的冲量和使用能量等。传统的方式是，使用与凶器类似的刀具，对动物或尸体进行试验，人为的感觉砍刺过程中的运动和用力。由于个人感觉的差异，这一方式所产生的数据往往不够精确，重复性差，难于还原伤害现场所出现的状态，致使司法鉴定的准确性受到影响。

在测量砍刺运动和力学指标的过程中，刀具往往要承受较大的冲击，其受力方向往往不十分确定，这就要求刀具的连接部分十分的坚强，同时测量的传感器也要求精确无误，因此需要一个带有传感器且十分强健的刀具连接结构。

技术实现要素：

为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种测量砍刺运动和力学指标的刀具的连接结构。所述的结构通过使用法兰这样的螺栓固定结构，将刀头和刀柄牢固的连接在一起，并使传感器也牢固连接，形成一体。

本实用新型的目的是这样实现的：一种测量砍刺运动和力学指标的刀具的连接结构，包括：与刀头尾部固定连接的刀头法兰，所述的刀头法兰通过螺栓依次与传感器盒、力传感器的刀头侧连接板连接，所述的传感器盒中设有加速度传感器，所述的力传感器还设有刀柄侧连接板，所述的刀柄侧连接板通过螺栓与刀柄法兰连接，所述的刀柄法兰与刀柄固定连接。

进一步的，所述的刀头和刀头法兰均为金属材质，所述的刀头和刀头法兰通过焊接连接。

进一步的，所述的刀头法兰为圆形或正多边形，设有至少两个与所述刀头侧连接板相配合的螺栓孔。

进一步的，所述的传感器盒为与刀头法兰外形相配的圆柱体或棱柱体，所述的圆柱体或棱柱体设有端面到端面沿轴向延伸的多个通孔，通孔的数量与刀头法兰的螺栓孔数量相配。

进一步的，所述的传感器盒的圆柱体或棱柱体中部设有沿径向贯通的传感器安装通孔。

进一步的，所述的安装传感器安装通孔一侧为与传感器外廓相配合的形状，另一侧为与传感器输出线头相配合的形状。

进一步的，所述的传感器盒为非金属材料。

进一步的，所述的刀柄法兰为圆形或正多边形，设有至少两个与所述刀柄侧连接板相配合的螺栓孔。

进一步的，所述的刀柄法兰为金属材质，所述的刀柄法兰上焊接有刀柄座，所述的刀柄座与非金属材质的刀柄固定连接。

进一步的，所述的刀柄法兰上固定连接护手板。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型通过法兰将刀头和刀柄坚实的连接在一起，即可以方便的拆卸或安装刀头和刀把，以模拟各种各样的刀形，同时连接的部位至少设置两组传感器，运动学传感器和动力学传感器，能够输出各测量参数，法兰连接即能够保持刀头和刀柄连接坚实稳固并可拆卸，无论刀头和刀柄如何受力，两者不会有任何大的相对位移，以模拟真实的砍刺行为所发生时的运动学和动力学过程。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的实施例一所述刀具的连接结构示意图；

图2是本实用新型的实施例三所述刀头法兰的外廓形状示意图，是图1中a-a向视图；

图3是本实用新型的实施例五、六所述传感器盒的结构示意图，是图1中b点的放大图；

图4是本实用新型的实施例十所述刀柄带有护手板的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种测量砍刺运动和力学指标的刀具的连接结构，如图1所示。本实施例包括：与刀头1尾部固定连接的刀头法兰2，所述的刀头法兰通过螺栓依次与传感器盒3、力传感器4的刀头侧连接板401连接，所述的传感器盒中设有加速度传感器301，所述的力传感器还设有刀柄侧连接板402，所述的刀柄侧连接板通过螺栓与刀柄法兰5连接，所述的刀柄法兰与刀柄6固定连接。

本实施例强调的是将带有刀锋的刀头和刀柄坚实的连接在一起并方便的拆卸或安装刀头和刀把，连接的部位至少设置两组传感器，运动学传感器和动力学传感器。由于传感器的存在，使连接部位变得有些复杂，既要输出各测量参数，又要保持刀头和刀柄连接坚实稳固并可拆卸，即：无论刀头和刀柄如何受力，两者不会有任何大的相对位移（搓动、弯曲、塑性变形等），以模拟真实的砍刺行为所发生时的运动学和动力学过程。

为使刀头和刀柄连接稳固并方便更换刀头和刀把，本实施例采取了法兰连接这种古老但十分有效的连接方式。为实现动力学测量，本实施例设置了两套法兰结构。这两套法兰结构分别连接力传感器的两侧，使力传感器成为连接结构的一部分，以便测量连接结构上所受到的拉压扭等力的变化。力传感器的两侧设有作为适配器的连接板，作用相当于法兰的连接板。这两个传感器的适配器与两侧的法兰连接板配合，通过螺栓连接在一起，形成能够测量力参数的坚固结构。

同时为实现运动学测量，本实施例还设置了加速度传感器，以对砍刺时的运动过程进行检测。为保护娇嫩的加速度传感器，并能够与力传感器相配合的安装在一起，本实施例采用了传感器盒。传感器盒实际是将加速度传感器与刀头、刀把连接构件，这一构件可以有多种形式。本实施例只是采取了盒子的形式，即将加速度传感器放在盒子的里面，以保护加速度传感器，而盒子的外廓与法兰的外廓相匹配，使整个连接部位外形连贯、整洁有序。盒子上设有螺栓孔，以穿过法兰。

刀头采用什么材料主要根据实际要模拟的刀具而定，可以采用金属材料，当然也可以采用流行的陶瓷材料。为模拟各种刀具的砍刺，可制作各种不同的刀头，而这些刀头采用相同的刀头法兰，以便更换。刀头与刀头法兰之间可以采用不可拆卸的固定连接，如焊接、过盈连接等，也可以采用可拆卸连接，如螺纹连接、夹持连接等。

刀头法兰的外廓形状可以是圆形或其他正多边形，如正方形等形状。刀头法兰的外廓形状主要取决于加速度传感器的适配器的外廓形状。

所述的加速度传感器可以是线加速度传感器，也可以是角加速度传感器，或者是能够同时测量线加速度和角加速度的传感器。

所述的力传感器可以三维力传感器，以测量三维空间的力，也可以使用两个二维力传感器，组合测量出三维力。

加速度传感器和力传感器可以通过引线与采集器连接，也可以通过无线的方式与采集器连接。

刀柄则可以采用金属材料，也可以采用非金属材料。如果采用金属材料可以直接与刀柄法兰焊接连接或过盈等方式连接，如果采用非金属材料，还需要通过设置金属材质的刀柄座，将金属和非金属连接在一起。

在刀柄上还可以设置护手板，以保护手。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例关于刀头和刀头法兰连接的细化。本实施例所述的刀头和刀头法兰均为金属材质，所述的刀头和刀头法兰通过焊接连接。

焊接可以获取十分坚固的连接效果，使刀头与刀头法兰连接得十分稳固。刀头材料首选金属，一般为钢质，只有极少数为陶瓷材质，而刀头法兰则可以随意选取，因此选取金属材料是适当的。刀头法兰采用金属材质，使材料成本和加工成本均很低，与刀头的焊接连接成本也很低，因此焊接连接是适当的解决方案。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于刀头法兰的细化。本实施例所述的刀头法兰为圆形或正多边形，设有至少两个与所述刀头侧连接板相配合的螺栓孔。

圆形和正方形为最容易加工的盘类零件外廓形状，因此，采用正方形以及在正方形盘类零件的四角设置螺栓孔201（如图2所示）是最简单且成本最低的解决方案，当然也可以采用其他正多边形的外廓，都可以取得同样的效果，但加工成本会略高一些。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于传感器盒的细化。本实施例所述的传感器盒为与刀头法兰外形相配的圆柱体或棱柱体，所述的圆柱体或棱柱体设有端面到端面沿轴向延伸的多个通孔，通孔的数量与刀头法兰的螺栓孔数量相配。

传感器盒的外廓形状同样应当尽量简洁，便于加工，以降低成本。本实施例所述的传感器盒的外廓形状与刀头法兰的外廓形状相同，即便于加工，也便于使用。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于传感器盒的细化。本实施例所述的传感器盒的圆柱体或棱柱体中部设有沿径向贯通的传感器安装通孔，如图3所示。

沿径向贯通的意思是从圆柱体或棱柱体的一个侧面向另一个侧面打一个通孔，放入加速度传感器并固定。这样既可以将加速度传感器固定，还能够保护加速度传感器。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于传感器盒的细化。本实施例所述的安装传感器安装通孔一侧3021为与传感器外廓相配合的形状，另一侧3022为与传感器输出线头相配合的形状，如图3所示。

本实施例是加速度传感器的安装和固定方式。所述的传感器盒的通孔，是一个具有台阶的孔，较大的一侧安装加速度传感器，另一侧则较小，安装加速度传感器的引出线，并利用引出线的螺纹锁紧将加速度传感器固定。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于传感器盒的细化。本实施例所述的传感器盒为非金属材料。

传感器盒采用非金属可以是加工更加方便，成本较低。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于刀柄法兰的细化。本实施例所述的刀柄法兰为圆形或正多边形，设有至少两个与所述刀柄侧连接板相配合的螺栓孔。

刀柄法兰的形状与刀头法兰的形状一致，即便于加工，也使整体形状完整美观。

实施例九：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于刀柄法兰的细化。本实施例所述的刀柄法兰为金属材质，所述的刀柄法兰上焊接有刀柄座，所述的刀柄座与非金属材质的刀柄固定连接。

刀柄一般采用非金属材料，因此需要设置一个连接件，将金属材料与非金属材料结合在一起。一般的做法是制作一个能够插入一段刀柄的金属圆筒，并金属圆筒与刀柄法兰焊接，之后将非金属的刀柄插入金属圆筒中固定。

实施例十：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于刀柄法兰的细化。本实施例所述的刀柄法兰上固定连接护手板501，如图4所示。

刺动作是用刀向前，手握刀柄就会有向前冲的动机，手与手柄之间会产生滑动，手会向前冲，手柄向后错动，因此，使用护手板可以阻止手与手柄之间的错动，使刺动作更加有力。

最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。